计算机行业算力专题报告之二：芯片自研、设计先行国产EDA软件迎突破-20220403-中银国际-29正式版.pdf

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1、计算机计算机|证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度 2022 年年 4 月月 3 日日 强于大市强于大市 相关研究报告相关研究报告 CIPS行业事件点评：人民币国际化进程加行业事件点评：人民币国际化进程加快，快，CIPS有望加速发展有望加速发展20220311 2022年年 2月计算机行业观点： 两会召开在即，月计算机行业观点： 两会召开在即，迎接数字经济政策红利迎接数字经济政策红利20220301 2022年年 2月计算机行业观点： 两会召开在即，月计算机行业观点： 两会召开在即，迎接数字经济政策红利迎接数字经济政策红利20220301 算力专题报告之二算力专题报告之二 芯片自研、设计先

2、行，国产EDA软件迎突破 芯片的自主可控需要软硬件并行， 作为上游环节， 芯片设计工具软件芯片的自主可控需要软硬件并行， 作为上游环节， 芯片设计工具软件 （EDA）的自研更易实现并正在的自研更易实现并正在加速加速突破。突破。原因其一原因其一，相关企业相关企业陆续陆续上市，研发投入上市，研发投入收获保障收获保障；其二其二，下游标杆客户下游标杆客户能反哺能反哺软件功能完善。行业有望率先受益于软件功能完善。行业有望率先受益于产业链国产化进程产业链国产化进程，投资机会也相对集中，投资机会也相对集中，建议重点，建议重点关注关注。 支撑评级的要点支撑评级的要点 EDA 是芯片基础，国内面临再次追赶的必经

3、之路。是芯片基础，国内面临再次追赶的必经之路。EDA 工具可分为制造类和设计类，主要服务于晶圆厂和芯片设计企业等客户，是芯片产业链的上游环节。全球 EDA 行业历经计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、电子设计自动化（EDA）等阶段。国内 EDA在 19861994年曾获得集中突破， 但 1994-2008年因商业竞争原因开始向采购外国软件倾斜，2008年以后国产进程再次启动。当前与全球领先 EDA软件仍存在差距。行业壁垒高，先发优势将显著影响格局。行业壁垒高，先发优势将显著影响格局。EDA 技术研发具有涉及学科广泛、技术无法跨越式发展、应用场景丰富、设计与制造工艺紧密结合等特点

4、，技术门槛高，较少出现弯道超车情况。此外，还有生态壁垒（客户依赖度）、资金壁垒（高研发投入）、人才壁垒（专业人才培养周期长）等。这也意味着先发企业优势容易长期保持，既是国内行业要解决的挑战，也是本土领先企业的机会。国内国内市场规模在百亿级，主要驱动力是国产替代。市场规模在百亿级，主要驱动力是国产替代。ESD 数据显示，2022年 EDA全球市场会达到 150 亿美元左右，20202022年 CAGR为 13.2%；赛迪咨询数据显示，2020 年中国 EDA 市场规模为 66.2 亿元，20182020年 CAGR为 21.4%，高于全球水平。对标全球市场的 EDA渗透率，EDA/IC市场规模为

5、 3%左右，而国内仅为 0.7%，有近 4倍提升空间。叠加国产替代效应，EDA行业规模未来 3年有望保持超 20%的年均增速。全球企业呈现三强鼎立格局。全球企业呈现三强鼎立格局。外资三巨头新思科技、铿腾电子、西门子占据主要市场份额。同时，由于 EDA工具种类多、分工细、跨领域间技术壁垒高，全球头部企业也常常通过并购实现全产品线的优势。国内企业有华大九天等奋起者国内企业有华大九天等奋起者。比较出色的本土 EDA企业包括华大九天（拟上市）、概伦电子（已上市）、广立微（拟上市）等。华大九天在模拟电路 EDA等领域发展较为成熟，具有一定的竞争力。重点推荐重点推荐 行业先发企业具有较好的技术护城河，国内

6、华为等公司也倾向于与龙头公司联合研发，因此客户优势也在逐渐显现。此类公司因为从竞争中胜出的确定性高，市场空间明确，因此也应拥有较高的估值水平。建议关注华大九天、概伦电子、广立微电子等企业。评级面临的主要风险评级面临的主要风险 技术突破不及预期；产业链供应风险；人才供给不足。 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 2 目录目录 EDA 是芯片基础，国内处于“再追赶是芯片基础，国内处于“再追赶”阶段阶段 . 5 EDA 是集成电路领域的上游基础工具 . 5 国内 EDA 行业发展与国际仍有一定差距 . 7 EDA 降本提效显著，下游需求是主要驱动因素 . 9 EDA 存在高技术壁垒，领先企业有

7、宽护城河存在高技术壁垒，领先企业有宽护城河 . 11 半导体工艺和器件仿真软件是 EDA 的核心技术 . 11 EDA 技术壁垒明显高于应用类软件 . 11 人工智能及云技术的应用是 EDA 未来发展趋势 . 12 国产替代加速铺满百亿空间，蛋糕或将被头部企业瓜分国产替代加速铺满百亿空间，蛋糕或将被头部企业瓜分 . 15 EDA 产业链结构稳定，强者优势不断巩固 . 15 百亿规模 EDA 行业撬动全球超千亿美元的下游产业 . 16 国内 EDA 企业受益于下游市场景气，国产替代下有望实现突破 . 17 海内外主要海内外主要 EDA 企业盘点：三强鼎立企业盘点：三强鼎立 . 19 新思科技（S

8、YNOPSYS） ：EDA 工具和服务领域龙头 . 19 铿腾电子（CADENCE） ：稳坐全球第二，中国市场份额第一 . 20 其他：专精细分领域，铸成坚固护城河 . 20 国内主要国内主要 EDA 企业盘点：新军突起企业盘点：新军突起 . 22 华大九天：国内唯一 IC 设计全流程 EDA 企业 . 22 概伦电子：国内领先的器件建模和电路仿真验证 EDA 供应商. 23 广立微电子：专注芯片良率提升及电性测试监控技术 . 24 中外厂商核心竞争力对比及差距 . 25 投资建议与风险提示投资建议与风险提示 . 27 投资建议 . 27 风险提示 . 27 mNqPoPrQnPoQwOrPt

9、PsQpOaQdN6MsQqQtRtRfQrRtPiNpPpR6MpOnQNZqMyQwMmMqQ 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 3 图表图表目录目录 图表图表 1. 集成电路产业链简图集成电路产业链简图 . 5 图表图表 2. 制造类制造类 EDA工具分类工具分类 . 6 图表图表 3. 设计类设计类 EDA工具分类工具分类 . 6 图表图表 4. 不同制程芯片成本来源：软件占比逐渐增加不同制程芯片成本来源：软件占比逐渐增加 . 7 图表图表 5. 全球全球 EDA行业发展历程行业发展历程 . 7 图表图表 6. 芯片晶体管数量芯片晶体管数量-时间关系：时间关系：2020年达年达

10、 500亿亿/片片 . 8 图表图表 7. 华大九天模拟电路设计全流程华大九天模拟电路设计全流程 EDA支持的制程支持的制程 . 8 图表图表 8. EDA使芯片设计成本降低使芯片设计成本降低 200倍（倍（2011年测算）年测算） . 9 图表图表 9. 芯片抽象层级提升，对芯片抽象层级提升，对 EDA工具提出更高要求工具提出更高要求 . 9 图表图表 10. 2016-2022E 全全球球 IC 市场规模市场规模 . 10 图表图表 11. 2016-2020 中国集成电路市场空间中国集成电路市场空间 . 10 图表图表 12. 集成电路集成电路 TCAD 工作流程工作流程 . 11 图表

11、图表 13. 截至截至 2021 年三巨头并购次数年三巨头并购次数 . 12 图表图表 14. 2018-2020 我国我国 EDA 从业人数从业人数 . 12 图表图表 15. EDA 产业生态圈产业生态圈 . 12 图表图表 16. 新思科技与铿腾电子研发费用（亿美元）新思科技与铿腾电子研发费用（亿美元） . 12 图表图表 17. 后摩尔时代集成电路技术演进路径后摩尔时代集成电路技术演进路径 . 13 图表图表 18. Cerebrus 效率提升显著效率提升显著 . 13 图表图表 19. Microsoft Azure（微软基于云计算的操作系统）合作伙伴（微软基于云计算的操作系统）合作

12、伙伴 . 14 图表图表 20. EDA 产业链及重点企业产业链及重点企业 . 15 图表图表 21. EDA 企业飞轮效应企业飞轮效应 . 15 图表图表 22. 2020 年全球年全球 EDA 产业层级及规模产业层级及规模 . 16 图表图表 23. 2017-2022E 全球集成电路规模及全球集成电路规模及 EDA 规模占比规模占比 . 16 图表图表 24. 全球全球 EDA 厂商图谱：海外巨头占据绝对优势厂商图谱：海外巨头占据绝对优势 . 17 图表图表 25. 2018-2020 中国中国 EDA 市场规模及同比增速市场规模及同比增速 . 17 图表图表 26. 2018-2020

13、 全球及中国全球及中国 EDA 渗透率（渗透率（EDA/IC） . 17 图表图表 27. 2020 年中国年中国 EDA 市场竞争格局市场竞争格局 . 18 图表图表 28. 我国本土我国本土 EDA 企业数量，企业数量，2001-2020 . 18 图表图表 29. 国产国产 EDA 企业简况企业简况 . 18 图表图表 30. 推动推动 EDA 行业发展的国家政策及规划行业发展的国家政策及规划 . 18 图表图表 31. 新思科技主要产品新思科技主要产品. 19 图表图表 32. 新思科技收入结构：新思科技收入结构：EDA 占比逐渐上升占比逐渐上升 . 19 图表图表 33. 2018-

14、2020 新思科技研发投入新思科技研发投入 . 19 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 4 图表图表 34. 2018-2020 新思科技商誉占比新思科技商誉占比 . 19 图表图表 35. 铿腾电子主要产品及客户铿腾电子主要产品及客户 . 20 图表图表 36. 铿腾电子并购历程铿腾电子并购历程 . 20 图表图表 37. 西门子数字生态西门子数字生态 . 21 图表图表 38. PDF Solutions产品主要覆盖生产环节产品主要覆盖生产环节 . 21 图表图表 39. 华大九天发展历程华大九天发展历程 . 22 图表图表 40. 华大九天主要产品竞争力华大九天主要产品竞争力 .

15、 22 图表图表 41. 国内国内 EDA 企业收入对比企业收入对比 . 22 图表图表 42. 2018-2020 华大九天主要财务指标华大九天主要财务指标 . 23 图表图表 43. 2018（内）（内）-2021H1（外）收入结构变化（外）收入结构变化 . 23 图表图表 44. 概伦电子发展里程碑概伦电子发展里程碑 . 23 图表图表 45. 概伦电子主要产品及服务概伦电子主要产品及服务 . 23 图表图表 46. 概伦电子概伦电子 2018-2021E 主要财务数主要财务数据据 . 24 图表图表 47. 2018-2021H1 概伦电子营收结构概伦电子营收结构 . 24 图表图表

16、48. 广立微电子主要产品广立微电子主要产品 . 24 图表图表 49. 2018-2020 公司营收及净利率（亿元）公司营收及净利率（亿元） . 25 图表图表 50. 2018-2021H1 概伦电子营收结构概伦电子营收结构 . 25 图表图表 51. 2018-2020 各公司研发费用对比各公司研发费用对比 . 25 图表图表 52. 铿腾电子并购版图铿腾电子并购版图. 25 图表图表 53. 铿腾电子与华大九天产品类型对比铿腾电子与华大九天产品类型对比 . 26 图表图表 54. 2020 年铿年铿腾电子及华大九天营收区域对比腾电子及华大九天营收区域对比 . 26 图表图表 55. 半

17、导体产业链简图，当前单个芯片使用的半导体产业链简图，当前单个芯片使用的 IP核超过核超过 200个个 . 26 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 5 EDA 是芯片基础是芯片基础，国内，国内处于处于“再“再追赶追赶”阶段阶段 EDA 是是集成电路领域的上游集成电路领域的上游基础工具基础工具 电子设计自动化（电子设计自动化（EDA）是指利用计算机软件完成大规模集成电路的设计、仿真、验证等流程的设）是指利用计算机软件完成大规模集成电路的设计、仿真、验证等流程的设计方式。计方式。芯片的制造流程可分为主产业链和支撑产业链：主产业链包括芯片设计、制造和封测；支撑产业链包括 IP、EDA、装备和材

18、料等。EDA软件集成了数学、图形学、微电子学、材料学及人工智能等多领域技术，是集成电路产业的战略基础支柱之一是集成电路产业的战略基础支柱之一。 图表图表 1. 集成电路产业链简图集成电路产业链简图 资料来源：华大九天招股书，中银证券 根据根据 EDA 工具使用阶段可以分为集成电路制造类工具使用阶段可以分为集成电路制造类 EDA 工具和集成电路工具和集成电路设计类设计类 EDA 工具两个主要大工具两个主要大类。类。其中制造类 EDA工具主要用于集成电路制造的工艺平台开发阶段及晶圆生产阶段，设计类 EDA工具主要用于集成电路的设计阶段，设计类 EDA工具包括数字集成电路 EDA、模拟集成电路 ED

19、A。 集成电路制造类 EDA工具主要指晶圆厂在工艺平台开发阶段和晶圆生产阶段使用的，用于支撑其完成半导体器件/制造工艺开发、器件建模和 PDK、集成电路制造等环节的 EDA工具。制造类制造类 EDA能够能够帮助晶圆厂完成半导体器件和制造工艺的设计，优化制造流程，提高量产良率帮助晶圆厂完成半导体器件和制造工艺的设计，优化制造流程，提高量产良率。 集成电路设计类 EDA工具是集成电路设计企业在设计阶段使用的，用于支撑其基于晶圆厂提供的PDK或 IP和标准单元库进行的电路设计，对设计结果进行电路仿真及验证，并进行设计优化，最终通过物理实现形成设计文件的 EDA工具。该类工具能够帮助该类工具能够帮助

20、IC设计企业提高设计效率和设计质量，设计企业提高设计效率和设计质量，保障芯片达到设计标准和较高量产良率，并缩短产品上市时间保障芯片达到设计标准和较高量产良率，并缩短产品上市时间。 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 6 图表图表 2. 制造类制造类 EDA工具分类工具分类 细分门类细分门类 市场主要供应方市场主要供应方 支撑的主要阶段支撑的主要阶段 对应的关键环节对应的关键环节 细分门类细分门类 国际市场国际市场 国内市场国内市场 工艺平台开发阶段 半导体器件/制造工艺设计 工艺与器件仿真工具（TCAD） 新思科技、SILVACO 新思科技、SILVACO 器件建模 器件建模及验证工具

21、概伦电子、是德科技 概伦电子、是德科技 PDK生成及验证环节 工艺设计套件工具（PDK） 铿腾电子、新思科技、西门子 EDA 铿腾电子、新思科技、西门子 EDA、概伦电子、华大九天 晶圆生产阶段 集成电路制造环节 光学邻近校正工具（OPC） 西门子 EDA、阿斯麦（ASML）、新思科技 西门子 EDA、阿斯麦（ASML）、新思科技、东方晶源 光罩数据准备（MDP） 西门子 EDA、新思科技 西门子 EDA、新思科技 可制造性设计（DFM） 西门子 EDA 西门子 EDA 良率控制工具 PDF Solutions PDF Solutions、广力微 资料来源：概伦电子招股说明书，中银证券 图表图

22、表 3. 设计类设计类 EDA工具分类工具分类 细分门类细分门类 市场主要供应方市场主要供应方 类型类型 对应关键环节对应关键环节 细分门类细分门类 国际市场国际市场 国内市场国内市场 模拟电路 电路设计 原理图输入工具 铿腾电子、 新思科技、 SILVACO、 Jedat Inc. 铿腾电子、新思科技、华大九天 仿真和验证 电路仿真与验证工具 铿腾电子、新思科技、西门子 EDA、 概伦电子、SILVACO 新思科技、 西门子 EDA、概伦电子、华大九天 物理实现 版图设计工具 铿腾电子、 新思科技、 SILVACO、 Jedat Inc. 铿腾电子、新思科技、华大九天 寄生参数提取工具 西门

23、子 EDA、铿腾电子、新思科技 西门子 EDA、 铿腾电子、新思科技 物理验证工具 西门子 EDA、铿腾电子、新思科技 西门子 EDA、 铿腾电子、新思科技 数字电路 电路设计环节 逻辑综合工具 新思科技、铿腾电子 新思科技、铿腾电子 仿真和验证环节 数字仿真器 新思科技、铿腾电子、西门子 EDA 新思科技、铿腾电子、西门子 EDA 时序分析工具 新思科技、铿腾电子、西门子 EDA 新思科技、铿腾电子、西门子 EDA 形式验证工具 新思科技、铿腾电子、西门子 EDA 新思科技、铿腾电子、西门子 EDA 物理实现环节 布局布线工具 新思科技、铿腾电子、西门子 EDA 新思科技、铿腾电子、西门子

24、EDA、国微集团 物理验证工具 （DRC/LVS） 西门子 EDA、新思科技、铿腾电子 西门子 EDA、 新思科技、铿腾电子 资料来源：概伦电子招股说明书、中银证券 芯片高昂的成本主要由人力与研发费用、流片费用、IP和 EDA工具授权费等几部分构成。当前，在“摩尔定律”的推动下，集成电路设计规模及制造工艺愈发复杂，设计师必须依靠 EDA工具完成电路设计、版图设计、版图验证、性能分析等工作，软件在芯片成本中的占比随着芯片制程不断精进软件在芯片成本中的占比随着芯片制程不断精进而提升而提升。 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 7 图表图表 4. 不同制程芯片成本来源不同制程芯片成本来源：软件

25、占比逐渐增加软件占比逐渐增加 资料来源：Semiconductor Engineerning，中银证券 国内国内 EDA 行业行业发展与国际仍有一定差距发展与国际仍有一定差距 EDA 行业的发展和集成电路行业行业的发展和集成电路行业高度关联：集成电路制程提升拉动高度关联：集成电路制程提升拉动 EDA 技术迭代升级，技术迭代升级，EDA 技术升技术升级推动集成电路更新换代，两者形成双向正循环级推动集成电路更新换代，两者形成双向正循环。全球 EDA 行业发展历经计算机辅助设计（广义CAD）、计算机辅助工程（广义 CAE）、电子设计自动化（EDA）三个时代。21世纪后，EDA技术快速发展，软件效率显

26、著提升，仿真验证和设计两层面的 EDA软件工具功能更加强大，更大规模的可编程逻辑器件不断推出，系统级、行为级硬件描述语言趋于更加高效和简单。 图表图表 5. 全球全球 EDA行业发展历程行业发展历程 资料来源：Strategy Analytics，中银证券 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 8 图表图表 6. 芯片晶体管数量芯片晶体管数量-时间关系时间关系：2020年达年达 500亿亿/片片 资料来源：赛迪顾问，中银证券 国内国内 EDA行业先后历经“封锁、集中突破、国产遇冷、再启动”四个阶段，当前与全球领先行业先后历经“封锁、集中突破、国产遇冷、再启动”四个阶段，当前与全球领先 ED

27、A软软件仍存在差距件仍存在差距。 （1）19501986年，西方全面封锁技术，国外 EDA无法进入国内市场； （2）19861994年，国家组织资源在北京成立研发中心开发 EDA软件，1993年发布熊猫 EDA软件； （3）1994-2008年，西方 EDA禁运解除，国内大量购入成熟 EDA软件，国产 EDA遇冷； （4）2008年至今，国家出台政策将 EDA列入中长期发展规划中，国产替代趋势兴起。 国内外 EDA软件多年累积的技术差距难以在短时间内抹平，以国产 EDA龙头华大九天为例，其模拟电路设计全流程 EDA 工具系统仅在电路仿真工具上技术可达到全球先进水平。 图表图表 7. 华大九天华

28、大九天模拟电路设计全流程模拟电路设计全流程 EDA支持的制程支持的制程 资料来源：华大九天招股书，中银证券 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 9 EDA 降本提效显著降本提效显著，下游需求是主要驱动因素，下游需求是主要驱动因素 EDA 工具能够显著降低芯片的工具能够显著降低芯片的设计成本，推动芯片迭代升级设计成本，推动芯片迭代升级。据 UCSD 教授 Andrew 测算，2011 年一款消费级应用处理器芯片的设计成本约 4000万美元，如果不考虑 19932009 年 EDA技术进步，相关设计成本可能高达 77亿美元，EDA让设计成本降低近 200倍。可重复使用的平台模块、异构并行处理

29、器的应用、基于先进封装集成技术的芯粒技术等成为驱动设计效率提升的重要方式，上述方式的应用与 EDA 技术的进步相辅相成。 图表图表 8. EDA使芯片设计成本降低使芯片设计成本降低 200倍（倍（2011年测算）年测算） 资料来源：华大九天招股书，中银证券 图表图表 9. 芯片抽象层级提升，对芯片抽象层级提升，对 EDA工具提出更高要求工具提出更高要求 资料来源：芯华章EDA 2.0白皮书面向未来的新技术与新生态 ，中银证券 全球芯片市场近年保持平稳增长趋势，国内市场增速高于全球全球芯片市场近年保持平稳增长趋势，国内市场增速高于全球。IC产业是 EDA唯一的下游产业，其繁荣程度显著影响 EDA

30、行业的发展潜力， 据 Statista数据， 2016-2020年五年间全球 IC市场规模由 2767亿美元增长至 3612亿美元，CAGR为 6.89%，并预测 2022年全球市场规模将达到 5108亿美元。根据中国半导体行业协会数据， 2016-2020年国内IC市场规模由4335亿元增长至8848亿元， CAGR为19.52%。全球 IC市场规模持续扩大是驱动 EDA行业发展的主要因素， 而国内 IC市场规模增速持续高于全球市场，有利于国内 EDA企业以国内市场为基础进一步发展。 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 10 图图表表 10. 2016-2022E 全全球球 IC 市场

31、规模市场规模 图表图表 11. 2016-2020 中国集成电路市场空间中国集成电路市场空间 资料来源：Statista，中银证券 资料来源：中国半导体行业协会，中银证券 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 11 EDA 存在存在高高技术技术壁垒壁垒，领先领先企业企业有宽有宽护城河护城河 半导体工艺和器件仿真软件半导体工艺和器件仿真软件是是 EDA 的核心技术的核心技术 EDA 技术具有四个显著特点：涉及学科广泛、技术无法跨越式发展、应用场景丰富、设计与制造工技术具有四个显著特点：涉及学科广泛、技术无法跨越式发展、应用场景丰富、设计与制造工艺紧密结合艺紧密结合。EDA 是算法密集型的大型

32、工业软件系统，其开发过程需要计算机、数学、物理、电子电路、工艺等多种学科和专业高端人才；每一次系统性、革命性的 EDA 升级换代都是 EDA 企业和集成电路应用企业上下游合作，在原有的技术基础上开发的新型算法，长期的技术积累是各 EDA企业的坚固护城河，其他竞争者难以实现弯道超车；EDA 工具在应用中需要对数千种情境进行快速设计探索，以在性能、功耗、面积、成本等芯片物理指标和经济指标之间取得平衡；EDA 工具要尽可能准确地在软件中重现和拟合现实中的物理和工艺问题，保证芯片设计仿真结果和流片结果一致，制程越高越明显。 TCAD（Technology Computer Aided Design）全

33、称是半导体工艺和器件仿真软件，在器件设计和工艺开）全称是半导体工艺和器件仿真软件，在器件设计和工艺开发环节中发挥着至关重要的作用， 是发环节中发挥着至关重要的作用， 是 EDA软件的核心底层软件的核心底层。 TCAD可对不同工艺进行仿真以替代高成本的工艺试验，也可对不同器件结构进行设计和优化以获得理想的特性，或对电路性能及电缺陷进行模拟。据国际半导体技术路线图（ITRS），TCAD可以通过减少实验次数和缩短研发时间，将集成电路生产成本降低 40%。据与非网报道，目前全球 TCAD仿真工具主要被两家美国公司新思科技和思发科技（Silvaco）垄断，两者市场份额总和超过 90%。 图表图表 12.

34、 集成电路集成电路 TCAD 工作流程工作流程 资料来源：半导体行业观察，中银证券 EDA 技术壁垒技术壁垒明显明显高高于应用于应用类类软件软件 EDA 是高壁垒行业，对企业的技术积累、人才储备、生态构是高壁垒行业，对企业的技术积累、人才储备、生态构筑及资金支持四方面有极高的要求筑及资金支持四方面有极高的要求。技术壁垒：IC设计流程复杂、环节众多，涉及几十种不同技术，单一的 EDA公司难以全领域覆盖，当前全球的 EDA三巨头是通过自研及大量并购同类企业最终形成厚实的技术壁垒。 人才壁垒：EDA 行业是多学科交互碰撞的产物，从业人员需具有综合性的技术背景，据中国集成电路产业人才白皮书（2019-

35、2020年版）统计，培养一名 EDA研发人才，从高校到从业的全过程需要10 年左右时间。EDA行业的新进入者难以在短期内抹平人才差距从而成就竞争力。 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 12 图图表表 13. 截至截至 2021 年三巨头并购次数年三巨头并购次数 图表图表 14. 2018-2020 我国我国 EDA 从业人数从业人数 资料来源：南山工业书院，中银证券 资料来源：赛迪智库，中银证券 生态壁垒：EDA 是芯片制造的最上游产业，EDA 的技术开发和销售依托于制造（Foundry）、设计（Fabless）、EDA 三方形成的生态圈，需要产业链上下游的全力支持。当前业界领先的 E

36、DA 企业已构建出成熟且稳定的生态圈，致使该行业具有非常高的进入壁垒。 资金壁垒：EDA 行业相比于其他科技类行业有较高的研发投入需求，其资金壁垒主要体现在内部持续技术开发和吸引人才需要大额资金投入，对企业资金实力有较高的要求。以新思科技和铿腾电子为例，研发费用多年来保持增长态势，研发费用占比长期维持在 35%-45%。 图图表表 15. EDA产业产业生态圈生态圈 图表图表 16. 新思科技新思科技与与铿腾电子铿腾电子研发费用（亿美元）研发费用（亿美元） 资料来源：中银证券 资料来源：公司年报，中银证券 人工智能及云技术的应用是人工智能及云技术的应用是 EDA 未未来发展趋势来发展趋势 过去

37、几十年，摩尔定律下半导体制程不断提高，后摩尔时代技术演进驱动后摩尔时代技术演进驱动 EDA 技术应用延伸拓展技术应用延伸拓展。后摩尔时代的集成电路技术演进方向主要包括延续摩尔定律（More Moore） ：以缩小数字集成电路的尺寸为目的，对 EDA工具的设计效率有高要求；扩展摩尔定律（Morethan Moore） ：依靠电路设计以及系统算法优化提升芯片性能，要求 EDA有更复杂的设计功能；超越摩尔定律（Beyond Moore） ：运用新工艺、材料、器件制造芯片，要求 EDA在仿真及验证环节有创新。总体来说，后摩尔时代技术从单芯片的集成规模、功能集成、工艺、材料等方面的演进驱动 EDA 技术

38、的进步和其应用的延伸拓展。 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 13 图表图表 17. 后摩尔时代集成电路技术演进路径后摩尔时代集成电路技术演进路径 资料来源：华大九天招股书，中银证券 近年来芯片复杂度持续提升使得设计基础数据规模不断增加， 其对系统运算能力需求有跃迁式提升，近年来芯片复杂度持续提升使得设计基础数据规模不断增加， 其对系统运算能力需求有跃迁式提升，人工智能赋能人工智能赋能 EDA技术势在必行技术势在必行。具备 AI 特性的 EDA工具可以大幅提高设计效率，缩短芯片设计周期，厂商借助 AI算法可实现 EDA数据训练以提升产品质量。例如，铿腾电子于 21年 7月推出基于机器学

39、习（ML）的设计工具Cerebrus，与人工方法相比，将工程生产力提高多达 10 倍，同时最多可将功耗、性能和面积结果改善 20%，该产品已被瑞萨电子和三星使用。 图表图表 18. Cerebrus 效率提升显著效率提升显著 资料来源：爱集微，中银证券 云技术在云技术在 EDA领域的应用不断深入，领域的应用不断深入，EDA企业及企业及 EDA技术发展显著受益技术发展显著受益。云技术可以有效避免芯片设计企业因流程管理、计算资源不足带来的研发风险。EDA 使用过程中对计算资源的需求较大，如不能合理分配将影响开发效率。EDA 上云后计算资源的获取和分配更加灵活，同时也能有效降低企在服务器配臵及维护方

40、面的费用。此外，云技术使芯片设计工作摆脱物理环境制约，在提供办公便利性的同时也能够降低数据泄露风险。 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 14 图表图表 19. Microsoft Azure（微软基于云计算的操作系统）合作伙伴（微软基于云计算的操作系统）合作伙伴 资料来源：Microsoft，中银证券 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 15 国产替代加速铺满国产替代加速铺满百亿空间百亿空间，蛋糕或蛋糕或将被将被头部头部企业瓜分企业瓜分 EDA 产业链结构稳定，强者优势不断巩固产业链结构稳定，强者优势不断巩固 EDA产业链包括上游基础软硬件开发商、中游产业链包括上游基础软硬件开发

41、商、中游 EDA软件开发商及下游集成电路产业链软件开发商及下游集成电路产业链。产业链上游主要为基础软件开发商和硬件设备供应商，基础软件市场处于寡头垄断竞争状态，国内市场份额多由外资企业主导，相比于硬件市场，EDA企业对此的议价能力较弱。 图表图表 20. EDA 产业链及重点企业产业链及重点企业 资料来源：公司官网，中银证券 中游竞争格局清晰，跨领域并购是中游竞争格局清晰，跨领域并购是 EDA软件开发商实现全品类产品线的主要途径软件开发商实现全品类产品线的主要途径。仿真是 EDA工具的核心功能，而仿真的精确度提升基于大量的芯片测试数据，头部企业可以较低的成本从芯片公司获取测试数据，从而不断巩固

42、优势以实现飞轮效应，因此当前 EDA软件的竞争格局清晰，外资三巨头新思科技、铿腾电子、西门子 EDA占据主要的市场份额。由于 EDA工具种类多、分工细、跨领域间技术壁垒高，回溯头部企业的发展历程，三巨头均是通过在某一方面做大做强后并购竞争对手最终实现全产品线。 图表图表 21. EDA 企业飞轮效应企业飞轮效应 资料来源：中银证券 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 16 下游芯片设计厂商是下游芯片设计厂商是 EDA 软件的主要需求方软件的主要需求方。EDA软件是芯片设计过程中最核心的工具，几乎覆盖芯片设计的所有环节，相比于晶圆制造以及封装测领域，国内芯片设计的进口替代进度滞后。目前ED

43、A 软件受制于人是制约国产芯片行业发展的核心因素，据赛迪智库数据，2020 年国内 EDA 市场约85%由前五大外资企业产品占据。 百亿规模百亿规模 EDA 行业撬动全球超千亿美元的下游产业行业撬动全球超千亿美元的下游产业 EDA 是集成电路、信息及数字产业的基石和支点是集成电路、信息及数字产业的基石和支点。据赛迪顾问数据，2020年 EDA行业的全球市场规模为 70亿美元，却作为支点撬动超千亿美元的下游集成电路产业，EDA行业的稳定发展及技术突破是下游产业进一步拓展和升级的必要条件。 据 ESD Alliance数据， EDA规模约占集成电路规模的 2.53%左右。受益于消费回暖、新能源汽车

44、普及以及技术突破，ESD 认为集成电路市场在 2021、2022 年会有大幅增长，预计 2022年 EDA市场会达到 150亿美元左右，20202022年的 CAGR为 13.2%。 图图表表 22. 2020 年全球年全球 EDA 产业层级及规模产业层级及规模 图表图表 23. 2017-2022E 全球集成电路规模及全球集成电路规模及 EDA 规模占比规模占比 资料来源：赛迪顾问，中银证券 资料来源：ESD Alliance，中银证券 海外巨头占据全球海外巨头占据全球 EDA市场的绝对优势市场的绝对优势。全球 EDA市场主要由新思科技、铿腾电子及西门子 EDA垄断，三家公司均具有优势突出的

45、完整产品线，如新思科技在逻辑综合工具及时序分析工具上具有绝对优势，西门子 EDA在各类布线工具上优势显著。而二线厂商如 PDF Solution、华大九天则在特定领域技术领先，如 PDF Solution专精提升晶圆制造良率、华大九天在模拟芯片全流程、数字芯片设计优化等方面独树一臶，但距离一线厂商仍有一定差距。 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 17 图表图表 24. 全球全球 EDA 厂商图谱：海外巨头占据绝对优势厂商图谱：海外巨头占据绝对优势 资料来源：赛迪智库，中银证券 国内国内 EDA 企业受益于下游市场景企业受益于下游市场景气，国产替代下有望实现突破气，国产替代下有望实现突破

46、 国内国内 EDA产业增速超过全球市场，产业增速超过全球市场，EDA渗透率提升空间大渗透率提升空间大。根据赛迪咨询数据，2020年中国 EDA市场规模为 66.2 亿元，2018-2020 年 CAGR 为 21.4%。根据中国半导体行业协会统计，20142020 年中国集成电路市场规模从 3,015亿元提升至 8,848亿元，CAGR达 19.6%，无论是 EDA行业还是下游集成电路产业，国内市场增速均超过全球平均水平。对标全球市场的 EDA渗透率，EDA/IC市场规模为 3%左右，而国内仅为 0.7%，仍有较大提升空间。叠加国产替代效应，EDA 行业规模未来 3 年有望保持超20%的年均增

47、速。 图图表表 25. 2018-2020 中国中国 EDA 市场规模及同比增速市场规模及同比增速 图表图表 26. 2018-2020 全球及中国全球及中国 EDA 渗透率（渗透率（EDA/IC） 资料来源：赛迪顾问，中银证券 资料来源：ESD Alliance，中国半导体协会，中银证券 外资在国内市场占主导地位，华大九天为国产领头羊外资在国内市场占主导地位，华大九天为国产领头羊。由于我国 EDA行业的发展较为曲折，致使当前国内市场主要份额由外资占据。据赛迪顾问数据，2020年外资企业占据我国 EDA市场 70%以上的份额，而国内仅有华大九天份额较高，以 5.9%的份额排在第四位。此外，20

48、20年海外 EDA企业数量为 600+，国内仅 22家，国内企业沿循外资 EDA巨头通过兼并重组做大的发展路径较为困难。 2022年 4月 3日 算力专题报告之二 18 图图表表 27. 2020 年中国年中国 EDA 市场竞争格局市场竞争格局 图表图表 28. 我国本土我国本土 EDA 企业数量，企业数量，2001-2020 资料来源：赛迪顾问，中银证券 资料来源：电子工程专辑 ，中银证券 图表图表 29. 国产国产 EDA 企业简况企业简况 主要公司主要公司 成立时间成立时间 简介简介 收入（收入（2020） 华大九天 2009年 产品线齐全， 且是唯一能够提供模拟电路设计全流程 EDA本

49、土企业 4.15亿元 概伦电子 2010年 大规模高精度集成电路仿真、高端半导体器件建模、半导体参数测试解决方案 1.38亿元 广立微电子 2003年 专注芯片成品率提升和电性测试快速监控技术， 在良率优化软件和测试机有明显优势 1.24亿元 思尔芯 2002年 专注于集成电路 EDA 领域。业务聚焦于数字芯片的前端验证 1.33亿元 芯华章 2020年 专注数字集成电路前端设计与验证领域 - 资料来源：公司官网，中银证券 顶层政策为国内顶层政策为国内 EDA 行业指明方向，国际局势是其发展的催化剂行业指明方向，国际局势是其发展的催化剂。EDA作为芯片设计和制造的支柱之一，是我国实现芯片自主的

50、重要保障，长期以来多次被纳入顶层政策指引范围内。由于国外巨头已在国内市场抢占先机，大量本土芯片企业以往均使用海外三巨头的产品，如华为海思、中兴等企业长期使用新思科技、铿腾电子的产品。但近年来由于贸易争端及地缘政治因素致使国产替代趋势显著，国内 EDA行业在此背景下迎来更大的发展空间。 图表图表 30. 推动推动 EDA 行业发展的国家政策及规划行业发展的国家政策及规划 政策名称政策名称 颁布时间颁布时间 发布单位发布单位 相关内容相关内容 国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年） 2006 国务院 将国产 EDA列为十六个重大专项之一 国家集成电路产业发展推进纲要 2014 国